浮子流量产液剖面解释评价技术研究

刘春辉，王成荣，蒲国健，袁玉英，车 慧，王恒太，土建光

(1.中国石油测井有限公司吐哈分公司 新疆 哈密 839009) (2.吐哈油田公司鄯善采油厂 新疆 鄯善 839001) (3.吐哈油田公司鲁克沁采油厂 新疆 鄯善 839001)

0 引 言

吐哈油田鲁克沁区块稠油粘度大，地下原油粘度达70 mPa.s，涡轮流量在稠油产液剖面中容易被稠油粘附，无法反映流体流量变化。2016年，中油测井吐哈分公司引进了浮子流量计，与涡轮流量计相比，不受砂卡和流体黏度影响，解决了稠油产液剖面测试难题。由于浮子流量计的非对称响应特征，应用常规解释方法无法满足油田对测井解释精度的要求，根据浮子流量响应特点，通过精细划分其运动阶段，分阶段建立解释图版，在实际稠油产液剖面评价中取得了较好应用效果。

1 浮子流量计测量原理

浮子流量计流量检测元件是由1根自下向上扩大的垂直锥形管和1个沿着锥管轴上下移动的浮子组成，如图1所示。被测流体从下向上经过锥管和浮子形成环隙时，浮子上下端产生差压形成浮子上升的力，当浮子所受上升力大于浮子重力时，浮子上升，环隙面积随之增大，环隙处流体流速立即下降，作用于浮子的上升力亦随着减少，直到上升力等于浸在流体中浮子质量时，浮子便稳定在某一高度。

图1 浮子流量计示意图

浮子在锥管中高度和通过的流量对应关系[1-2]：

(1)

式中，α为仪表的流量系数；ε为被测流体为气体时气体膨胀系数，通常忽略；ΔF为流通环形面积，m2；g为当地重力加速度，m/s2；Gf为浮子质量，kg；Vf为浮子体积，m3；ρ为被测流体密度，kg/m3；Ff为浮子工作直径处横截面积，m2；d为浮子最大直径，m；h为浮子上升高度，m；β为锥管的圆锥角；a、b为常数。

2 浮子流量计非对称响应特征及解释方法

2.1 常规浮子流量计解释方法

浮子流量计在投入生产之前要进行标定。为了保证标定数据的准确性，在标定的过程中，通常采取标定流量依次增大和依次减小两个方向各标定一次的方法来减少误差，实际中浮子流量计标定数据见表1。

常规的浮子流量解释图版不考虑增量和减量过程对浮子流量计的影响，以增量和减量过程的平均读数作为浮子流量计的刻度数据。

当浮子流量计结构一定时，根据浮子流量计的基本响应模型，同时考虑浮子流量计存在一定启动排量的实际，引入常数项c，建立基于二次项的浮子流量计解释模型公式[3]：

Qf=a2F+bF+c

(2)

式中，Qf为产液量，m3/d；F为浮子流量计读数，CPS；a、b、c为刻度系数。

表1 浮子流量计标定数据表

根据浮子流量计标定数据和基于二次项的浮子流量计解释模型公式，建立常规浮子流量计解释图版，如图2所示，浮子流量计响应整体上呈现二次多项式响应特征。

图2 常规浮子流量解释图版示意图

常规解释图版与标定流量计算误差见表2，通过误差分析，可以得出：应用常规解释图版计算流量，在低流量阶段误差更大一些。

表2 常规解释图版与标定流量计算误差表

2.2 考虑浮子流量计非对称响应特征的解释方法

由于浮子流量计本身的非对称性，导致流量计对流体流速的变化方向存在敏感性，具体表现为：在增量和减量过程中，相同的流体流速对应不同的仪器响应；同时，由于抽油机井存在一定的生产周期，浮子流量计在井下一直处于增量和减量交替变化的动态平衡状态。典型采油机井浮子流量计点测曲线图如图3所示。

图3 典型采油机井浮子流量计点测曲线图

为了进一步提高解释精度，需要针对浮子流量计不同的运动方向，分阶段建立解释图版。应用浮子流量计标定数据，依据二次项解释模型分别建立增量和减量过程的解释图版，如图4所示。

图4 加减量过程解释图版对比图

常规解释图版与增量解释图版误差对比见表3，与减量解释图版误差对比见表4。由表3、表4误差分析可以得出：应用与浮子流量计运动阶段一致的解释图版比应用常规解释图版的计算精度有了很大提高，随着流量的降低，常规解释图版的解释误差越来越大。

应用分阶段浮子流量解释图版的解释评价流程[4]：

1)根据浮子流量计定点浮子流量曲线，划分增量和减量运动阶段。

2)根据运动阶段，选择增量或减量解释图版进行解释。

3)求取每个深度点的平均绝对流量作为该深度点的计算流量。

表3 常规解释图版与增量解释图版误差对比表

表4 常规解释图版与减量解释图版误差对比表

每个深度点的绝对流量公式：

(4)

式中，Qf为每个深度点的绝对流量，m3/d；Qft为t时刻浮子流量计的计算流量，m3/d。

3 XXX井浮子流量计稠油产液剖面解释实例

XXX井是一口稠油井，措施前产液13 m3/d，含水88%。2017年1月，进行浮子流量计产液剖面测试，常规浮子流量计点测数据见表5。

表5 常规浮子流量计点测数据表

采用常规解释方法，认为3 590 m以下基本不产液。为进一步提高解释精度，考虑浮子非对称响应对解释结果造成的影响，对每个深度点的流量曲线划分运动阶段，计算每个时间点的绝对产液量，XXX井浮子流量计原始流量点测及最终产液量图如图5所示，综合分析认为，3 597～3 605 m射孔段产4 m3水。其产液剖面成果图如图6所示，对3 597～3 605 m层位采取封堵水措施，目前产液10 m3/d，含水降为79%，取得了良好效果。

图5 XXX井浮子流量计原始流量点测及最终产液量图

图6 XXX井浮子流量计产液剖面成果图

4 结束语

鲁克沁稠油区块是吐哈油田目前主力产油区，是吐哈油田增产、稳产的主攻方向。该区块井下原油粘度大，动态监测项目是行业难题。随着油田精细开发的深入，常规流量解释方法解释误差相对较大，不能适应当前油田解释精度要求，通过精细划分浮子流量运动阶段，针对每个运动阶段建立相应的解释模型，解释精度有了较大提高，在实际应用中取得较好效果，为科学开发稠油资源打下了基础。